MAX1452高性能模擬信號調理器可通過片內閃存查找表或OTC和FSOTC DAC進行線性補償。對于MAX1452和傳感器不能處于同一溫度的應用（例如，傳感器遠離MAX1452），應使用OTC和FSOTC DAC來補償傳感器輸出。本應用筆記詳細介紹了執行這種遠程傳感器補償的步驟。本文假設讀者已經熟悉MAX1452及其基本工作原理。

介紹

MAX1452為高性能、低成本信號調理器，具有片內閃存、片內溫度傳感器和全模擬信號路徑。該信號調理器已用于各種工業和汽車傳感器應用，包括僅限于執行僅兩個溫度點補償的應用。這種限制可能是由于成本、制造和/或傳感器和信號調理器無法保持在同一溫度。

MAX1452信號調理器有兩種補償方式：

第一種方法在兩個補償溫度點之間執行線性外推（FSO 和 OFF DAC 值），并在 OFF 和 FSO 查找表的每個元件上加載具有唯一溫度系數，以校正輸入信號的 TC 誤差。在這種方法中，OTC和FSOTC DAC設置為固定任意值（補償期間使用的相同值）。工作期間，隨著MAX1452溫度的變化，用相應的系數更新OFF和FSO DAC，實現輸入信號的補償。

第二種方法將 OFF 和 FSO 查找表視為單個 DAC。溫度相關的電橋激勵電壓（VB）是OTC和FSOTC DAC的基準電壓，用作溫度參數。根據補償過程中進行的測量，計算 OFF、FSO、OTC 和 FSOTC DAC 的唯一值。當MAX1452和傳感器不能處于同一溫度的情況下，必須使用這種方法。它也可用于MAX1452和傳感器處于相同溫度的情況。

這兩種補償方法應該產生相似的結果。如果實施得當，它們將完全消除輸入信號TC誤差的線性分量，并將輸出誤差降低到僅輸入信號TC誤差的非線性分量。

第一種方法在MAX1452用戶手冊中有詳細說明，本應用筆記不作介紹。第二種方法，通常稱為遙感器補償，如下所述。

遠程傳感器補償程序

以下步驟描述如何補償包含MAX1452和100KPaG PRT壓力傳感器的壓力傳感器。補償結果如表1和圖1-3所示。對傳感器進行補償以產生所需的偏移電壓 [V外（P最低0.5V 和所需的 FSO 電壓 [V外（P.MAX） - V外（P最低）] 的 4.0V。因此，滿量程壓力下的輸出電壓[V外（P.MAX）] 應為 4.5V。該過程至少需要兩個壓力點（零和滿量程）和兩個任意溫度點（T1 和 T2，其中 T2 > T1）。T1和T2的選擇應使通過數據點的最佳線性擬合在整個工作溫度范圍內產生最小的誤差。

下面概述了該過程的主要步驟：

系數初始化

FSO 校準

FSO 和 FSOTC 補償

場外交易補償

關補償

系數初始化

要啟動該過程，必須將PGA增益、IRO指數和DAC設置為可防止PGA輸出在整個補償過程中過載的值。這些值取決于傳感器的特性，可以從傳感器的數據手冊中獲得。

選擇 PGA 增益設置

通過除以所需傳感器的滿量程輸出電壓（VFSO）來計算所需的信號增益期望） 按測量傳感器的跨度 （VS外） 的典型電橋激勵電壓 （VB） 為 2.5V。然后，從MAX1452數據資料的PGA表中，選擇PGA指數這給了下一個更高的PGA獲得.

例如，在 0.0364V 激勵下具有 2.5V 輸出的傳感器和 VFSO期望4.0V需要110V/V的信號增益，根據數據手冊中的PGA表，我們選擇PGA[3：0] = 0110，對應于117V/V的增益。

選擇稅務局指數

計算典型電橋激勵電壓為2.5V的傳感器失調。然后，從MAX1452數據資料的IRO表中，選擇IRO指數提供最接近的IRO DAC輸出，但傳感器偏移的符號相反。

示例：對于具有+30mV偏移的傳感器，選擇IRO[2：0] = 011和符號位= 0，對應于-27mV的失調校正。

選擇初始場外交易DAC值

通常，OTC DAC值最初可以設置為零，因為OTC將在后面的步驟中進行補償。但是，具有較大偏移TC誤差的傳感器可能需要初始粗略的OTC調整，以防止輸出在補償過程中飽和。對于失調TC誤差大于滿量程輸出10%的傳感器，建議使用初始非零OTC值。初始場外交易值可以使用以下公式計算：

其中 VB（T1） = 2.5V 和 VS外（T1）， VS外（T2）和VB（T2）可以使用傳感器數據手冊中給出的傳感器參數進行計算。

OTC的值必須寫入OTC DAC，并且必須相應地設置配置寄存器中的OTC符號位。

FSO 校準

執行以下步驟以確定初始 FSO DAC 值：

將 FSOTC DAC 設置為任意值，例如 0。

申請P最低到傳感器。P最低表示最小壓力。

調整FSO DAC，直到電橋激勵電壓約為2.5V。

測量電橋激勵電壓 （VB）。

設置PGA外通過調節關斷DAC將電壓調整至0.5V。

測量PGA外， V外（P最低).

申請P.MAX到傳感器。P.MAX表示最大壓力。

測量PGA外， V外（P.MAX).

計算 VB理想通過應用以下等式：

如果 VB理想超出允許范圍 [1.5V 至 （VDD- 0.5V）]重新調整PGA獲得設置。如果 VB理想太低，降低PGA獲得一步，然后返回到步驟 2。如果 VB理想太高，增加PGA獲得設置一步，然后返回步驟2。請注意，1.5V < VB < （VDD- 0.5V）范圍限制適用于整個工作范圍。因此，VB隨溫度的變化必須有足夠的裕量。

設置 VB理想通過調整 FSO DAC。

重新調整關閉 DAC，直到 PGA外為0.5V。

FSO 和 FSOTC 補償

FSO 和 FSOTC 系數可以通過四個步驟確定。在步驟 1 中，兩對 FSO 和 FSOTC 值產生 VB理想在 T1 處確定。在步驟 2 中，兩對 FSO 和 FSOTC 值產生 VB理想在 T2 確定。在步驟 3 中，將在 T1 和 T2 處測量的 FSO 和 FSOTC 值應用于適當的方程，以計算補償 FSO 和 FSOTC 值，這些值（理論上）將產生 VB理想適用于任何溫度的值。在第4步中，可以調整FSO DAC以微調滿量程輸出。

T1、VB 處的理想電橋電壓理想（T1）

A.將溫度設置為T1，并留出足夠的浸泡時間，使電橋電壓穩定在0.1mV/min以內。

B. 應用 P最低到傳感器。

C.測量電橋激勵電壓（VB）。

D. 衡量PGA外， V外（P最低).

E. 應用 P.MAX到傳感器。

F. 衡量PGA外， V外（P.MAX).

G. 計算 VB理想（T1）通過應用公式2。

H. 設置 VB理想通過調整 FSO DAC。

一、重新計量五外（P.MAX） 和 V外（P最低） 以驗證相應的 VFSO期望已經達到水平。如果沒有，請重復從步驟 B 開始的所有步驟。

J. 將當前的FSO和FSOTC值分別記錄為FSO1（T1）和FSOTC1（T1）。

K. 將 FSO DAC 值增加（或減少）5000 個計數。

L. 調整 FSOTC DAC 值，直到 VB = VB理想（T1）。

M. 將當前的 FSO 和 FSOTC 值記錄為 FSO2（T1） 和 FSOTC2（T1）。

N. 應用 P最低到傳感器。

O. 讀取并記錄輸出電壓為 V外（T1）。稍后將需要此值用于場外交易補償。

P. 讀取 VB 并將其記錄為 VB（T1）。此值應與 VB 相同理想（T1），并將需要場外交易補償。

T2、VB 處的理想電橋電壓理想（T2）

A.將溫度設置為T2，并留出足夠的浸泡時間，使電橋電壓穩定在0.1mV/min以內。

B. 應用 P最低到傳感器。

C. 讀取并記錄輸出電壓為 V外（T2）。稍后將需要此值進行場外交易補償。

D. 讀取 VB 并將其記錄為 VB（T2）。

E. 確定 VB理想（T2） 值使用與上述相同的步驟。

F.使用與上述相同的步驟確定FSO1（T2）和FSOTC1（T2）值。

G. 使用與上述相同的步驟確定 FSO2（T1） 和 FSOTC2（T2） 值。

H. 應用 P最低到傳感器。

計算 FSO 和 FSOTC 系數

A. T1處的FSO和FSOTC曲線/功能：

B. T2處的FSO和FSOTC曲線/功能：

C. 最終FSO系數：

D. 最終 FSOTC 系數：

在FSO和FSOTC DAC中加載計算出的FSO和FSOTC值，并在必要時調整FSO DAC，直到電橋激勵電壓等于VB理想（T2）。

這樣就完成了 FSO 和 FSOTC 補償。此時，傳感器的FSO輸出必須等于VFSO的水平期望.

場外交易補償

已經收集了計算最終場外交易價值的所有必要信息。使用以下公式：

其中：
新場外交易是最終的場外交易系數;
當前場外交易是場外交易DAC中的當前值;
VOUT（T1）和VB（T1）是T1時的最后測量值;
VOUT（T2）和VB（T2）是T2浸泡后的第一次測量。

將新OTC值寫入OTC DAC，并在配置寄存器中相應地設置OTC DAC符號位。

關補償

此時，傳感器仍應處于溫度 T2 和壓力 P最低.最終失調調整可以在T2或T1處進行，方法是調整OFF DAC，如有必要，還可以調整OFF DAC符號位，直到V外等于所需的失調電壓（本例中為0.5V）。

傳感器補償現已完成！

驗證傳感器補償

應通過將傳感器置于各種溫度和壓力點并檢查PGA來驗證補償外.

例

下面提供的數據證明了上述程序的有效性。使用100KPaG儀表傳感器（部件號：NPH-8-100GH），其輸出補償為P最低= 0， P.MAX= 100KPaG，T1 = -40°C，T2 = +125°C。 目標輸出電壓為 PGA外（P最低） = 0.5V 和 PGA外（P.MAX） = 4.5V。補償過程完成后，補償傳感器在T = -40°C、0°C、+25°C、+75°C和+125°C下進行表征。 雙溫度補償完全消除了傳感器誤差的線性部分。補償傳感器的總誤差與未補償傳感器誤差的非線性分量相當。

表1列出了未補償傳感器和補償傳感器的測量輸出和計算誤差。未補償傳感器的誤差以兩種格式表示：總誤差（TE）和非線性誤差（NE）。TE是指TC誤差的線性和非線性分量的組合（參考25°C時的量程）。NE 是總誤差減去誤差的線性分量，計算為通過數據集兩個端點的直線的偏差（端點直線擬合）。表 1 中的數據如圖 1–3 所示。圖1顯示了未補償傳感器的總誤差;圖2顯示了未補償傳感器誤差的非線性分量;圖3顯示了補償傳感器的總誤差。數據表明，我們的兩點補償程序完全消除了傳感器的線性分量，補償傳感器的TE與未補償傳感器的非線性分量相當。

表 1.未補償傳感器和補償傳感器數據

溫度 （°C）	無補償傳感器 （PMIN= 0;P.MAX= 100KPaG;VB = 5V）						補償傳感器 （PMIN= 0;P.MAX= 100KPaG;VDD= 5V）
	失調（毫伏）	FSO （毫伏）	總誤差 （% FSO，參考溫度為+25°C）		非線性誤差 （% FSO，端點擬合）		偏移 （V）	FSO （V）	總誤差 （% FSO，端點擬合）
			抵消	FSO	抵消	FSO			抵消	FSO
-40	-4.2	97.7	-5.3	9.9	0.0	0.0	0.496	4.006	-0.1	0.2
0	-1.0	89.3	-1.5	3.8	1.5	-1.8	0.553	3.933	1.3	-1.7
+25	0.3	84.8	0.0	0.0	1.6	-2.0	0.565	3.930	1.6	-1.8
+75	2.5	76.6	2.6	-7.1	1.3	-1.5	0.552	3.957	1.3	-1.1
+125	3.8	69.2	4.1	-14.3	0.0	0.0	0.500	4.001	0.0	0.0

在本例中，使用極端溫度點進行補償，并對測量數據應用終點直線擬合，以更清楚地證明雙溫度點補償的有效性。極端溫度點不是傳感器補償的最佳點，因為誤差將是單側的（數學上是兩倍的幅度）。在應用中，必須根據經驗選擇最佳補償溫度點，以使傳感器的誤差均勻分布在0%誤差線周圍。通常，全量程的25%和75%（中點）的溫度點將提供最佳誤差分布。如果我們為本練習選擇了最佳補償溫度點，那么誤差分布約為表1中給出的單側誤差的±0/<>（以<>%誤差線為中心）。

圖1.未補償傳感器的總誤差 - 一階和二階誤差的組合。

圖2.未補償傳感器的二階誤差。這是通過圖2中的數據從終點直線的偏差。

圖3.補償傳感器的誤差。這是應用補償系數后的總誤差。兩點溫度補償只能校正誤差的線性部分。

結論性意見

本應用筆記旨在以演示遠程傳感器補償程序為例，并描述實現該補償的手動方法。

為了充分利用MAX1452的功能，需要執行兩次補償。第一次運行是確定OTC和FSOTC系數，以有效校正TC誤差的線性分量，如本文檔所述。第二次運行是多溫度點補償，以用校正系數填充OFF和FSO查找表，以抵消剩余的非線性TC誤差。多溫度補償程序在MAX1452用戶手冊中有說明。

在制造環境中，可以加載OTC和FSOTC DAC的標稱值，只執行一個多溫度補償，以充分利用MAX1452的功能。這是可能的，因為類似傳感器的TC特性（如靈敏度，偏移等）非常相似。名義場外交易和FSOTC（以及PGA獲得和 IRO）值可以通過對代表性樣品執行兩點補償來確定。

在本應用筆記中，MAX1452是首選產品。但是，該程序同樣適用于MAX1455，因為這兩種產品之間只有很小的差異。

審核編輯：郭婷